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蝴蝶状四旋翼无人机设计说明

1主控制器电路设计

STM32F103RCT6是STM32家族中性能比较高端的单片机，将单片

机作为基于视觉的四旋翼路径跟踪系统的主控控制器芯片，其内核主

要是Cortex-M3。处理速度快，工作效率高。

2.STM32F103最小系统

其STM32F103RCT6、电源相关的模块、有关MCU的复位装置、对

信号产生时钟周期的模块，以及下载调试电路都属于最小系统。与其

他型号的的MCU相比较而言，因为内部的通讯接口、I/O口以及高级

定时器等设置则使工作更加快捷高效。

供电电路：官方公示的正常运行电压为2V至3.6V。其正常工作

必需的1.8V电源不但可以通过电池等提供还可从其MCU内部设置的

调节器来调节得到，用来在应对突发断电的时候，使单片机依然能够

正常工作，维持单片机的数据存储和RTC实时时钟的正常工作。

复位电路：按下按键，复位RESET引脚接地，复位引脚电平被拉

低，单片机产生低电平复位。按键松开后，电源通过上拉电阻给电容

充电，RESET引脚电压逐渐增加，最终以电源达到3.3v以结束这一

复位过程。如上图所示的复位电路中电容的主要的功能是通过提供一

定的脉冲信号以其宽度这一性质产生复位信号。

时钟电路：共有五个时钟源在STM32中，分别为HSI、HSE、LSI、

LSE、PLL。ST官方推荐的时钟信号来源是外接8M晶振,通过PLL进

行9倍频，产生72M的时钟源，为单片机提供时钟信号，这个就是系

统时钟。

3.九轴姿态角输出模块JY-901

JY-901模块内部了集成高精度的三轴陀螺仪、三轴加速度计、

地磁场传感器，角度传感器，通过模块上的高性能单片机，配合卡尔

曼滤波算法，，能够准确的，快速的解算出当前模块的运动状态。且

解算出的运动精度可达0.01度，且输出的数据稳定，可直接使用。

JY-90模块有着串口和IIC两种通讯接口，可以方便与各种型号

的单片机链接。其中串口的输出速率为标准的2400bps~921600bps之

间，IIC接口速度最快可达400K。

4.电源电路设计

电源采用的是锂电池由于不同的模块用的电源各不相同，所以设

计了不同的电路来输出不同的电压供各个模块使用。比如：MCU与超

声波、飞控各自所需电压就略有不同，分别是3.3V与5V。

5.5V电压输出电路

MP1584是一种高性能高频降压芯片。MP1584采用贴片8脚封装，

工作输入电压为8-28V，工作最快频率1.5MHz，输出电流最大可达

3A。通过加在MOS管上的开关PWM信号来控制开关管的导通与关断，

使电感和电容充放电，从而达到将电源进行降压的目的。MP1584芯

片内部自带短路保护，短路电流阈值为4.87A，去除过载后瞬时恢复。

通过芯片MP1584来输出稳定的5V，并且带负载能力也能达到我们的

要求。在这里采用的二极管是肖特基二极管，其特点是快速恢复。相

对于普通的二极管，普通的二极管会因为开关频率高产生漏电发热大

而被烧毁。对于普通的三端稳压器如LM7805输入输出压差不能过大，

若电压的差值超出一定范围则会造成MCU的运行效率骤然降低以至

于发生击穿行的不可恢复的伤害。输入的最高电压不能太大，并且要

限制输出电流的大小，1.5A的电流是其最大输出电流。如果一直保

持大电流的输出，就必须使用的大尺寸散热片和散热硅脂，否则芯片

无法及时散发热量，则热量集聚在一处最后导致热击穿；在输入的电

压值与输出的电压值之间的差量不能在2V以下，这一方式主要用来

保护外围电路部分。相比之下就能体现出MP1584是一个很合适的降

压芯片。

6.3.3V电压输出电路

AMS1117系列可调和固定电压调节器，主要用于提供最大1A的

输出电流并使其工作到1V输入到输出差分电压。器件的输出最大电

流时，输入输出电压压差最小1.3v，在负载较低，输出电流较小的

情况下，压差可减小。片内调整可将参考电压调整到1.5％。与电压

相同电流也得到同样的调整，最大程度的降低了压力调节设备的所必

须的条件。因为MCU所需的电压为3.3V，单片机功率消耗比较小，

所以选用AMS1117来输出3.3V。

7.超声波定高电路设计

超